(57)【要約】【課題】弁体の軽量化を図る。【解決手段】筒状で、かつ一端部に流体流出孔を有するバルブボディと、バルブボディ内で移動してガス噴射孔１３７を開閉するとともに、中空部２１０を備える弁体１２９と、中空部２１０のガス噴射孔１３７側の面に当接され、前記流体流出孔を閉じる方向に弁体１２９を付勢するスプリング１４１と、スプリング１４１の付勢力に抗してガス噴射孔１３７を開く方向に弁体１２９を移動させる電磁力を発生するソレノイドコイル１１３とを備え、スプリング１４１は、中空部２１０の側壁面との間で所定の間隙Ｗを保つスプリング径を有し、弁体１２９は、前記中空部２１０と連通するとともに外側方向に延びる貫通孔１２９ｈを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体用制御弁であって、
筒状で、かつ一端部に流体流出孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内で移動して前記流体流出孔を開閉するとともに、流体が流入する中空部を備える弁体と、
前記中空部の前記流体流出孔側の面に当接され、前記流体流出孔を閉じる方向に前記弁体を付勢するスプリングと、
前記スプリングの付勢力に抗して前記流体流出孔を開く方向に前記弁体を移動させる電磁力を発生する電磁力発生部と
を備え、
前記中空部は、
前記スプリングの外径と前記中空部の側壁面とで形成される流体用通路を有し、
前記弁体は、
前記流体用通路と前記弁体の外側とを連通する貫通孔を備えることを特徴とする流体用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体、例えば水素ガスを供給する流体供給系に用いられる流体用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記流体用制御弁は、筒状のバルブボディ内に配置された弁体を電磁力によって軸方向に直線状に移動させることによって流体流出孔を開閉するよう構成されている（特許文献１）。弁体は、スプリングによって流体流出孔を閉じる方向への付勢力を受けている。弁体におけるスプリングの座面は、弁体の中空部の最外径部分に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８２３７７号公報
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、弁体の中空部の最外径側にスプリング座面が形成されていることから、その最外径側にある貫通孔の流路が十分に確保できないため、弁体の軽量化を十分に図ることができないという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、弁体の軽量化を十分に図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］  流体用制御弁であって、
筒状で、かつ一端部に流体流出孔を有するバルブボディと、
前記バルブボディ内で移動して前記流体流出孔を開閉するとともに、流体が流入する中空部を備える弁体と、
前記中空部の前記流体流出孔側の面に当接され、前記流体流出孔を閉じる方向に前記弁体を付勢するスプリングと、
前記スプリングの付勢力に抗して前記流体流出孔を開く方向に前記弁体を移動させる電磁力を発生する電磁力発生部と
を備え、
前記中空部は、
前記スプリングの外径と前記中空部の側壁面とで形成される流体用通路を有し、
前記弁体は、
前記流体用通路と前記弁体の外側とを連通する貫通孔を備えることを特徴とする流体用制御弁。
【０００８】
適用例１に記載の流体用制御弁によれば、電磁力発生部により弁体が移動し、流体流出孔が開くと、スプリングの外径と中空部の側壁面とで形成される流体用通路と、貫通孔とによって弁体内の通路が構成される。流体用通路はスプリングの径方向の外側に形成することが可能となることから、弁体の中空部の最外径部分を深くでき、貫通孔の流路を十分に確保することができる。したがって、この流体用制御弁では、弁体の軽量化を図ることができる。
【０００９】
本発明は、上記適用例以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の流体用制御弁を備える燃料電池システムとした形態等で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例の流体用制御弁１００を示す断面図である。
【図２】流体用制御弁１００における弁体１２９付近の拡大断面図である。
【図３】従来の流体用制御弁を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しつつ、詳細に説明する。本実施の形態に係る流体用制御弁は、燃料電池自動車に搭載されている燃料電池に水素ガスを供給する流体供給系に備えられる流体用制御弁として用いている。
【００１２】
図１は、本実施例の流体用制御弁１００を示す断面図である。図示するように、流体用制御弁１００は、円筒状のバルブボディ１０１を有する。バルブボディ１０１は、互いに嵌め合い接合された筒状部材からなるアッパボディ１０３とロアボディ１０５とから構成される。アッパボディ１０３内の中央部には、ほぼ円筒状のコア１０７が挿入配置されている。コア１０７は磁性材からなり、ロアボディ１０５との間に非磁性材からなる鍔付リング１０９が配置されている。またロアボディ１０５の下端部には、バルブシート１３１が配置されている。
【００１３】
アッパボディ１０３とコア１０７の間には、ほぼ円筒状のボビン１１１が配置されている。ボビン１１１は合成樹脂等の電気絶縁材からなり、ソレノイドコイル１１３が多層状に巻かれている。図示しない電源装置によりソレノイドコイル１１３に対する通電およびその解除がなされる。ボビン１１１およびソレノイドコイル１１３は、本発明における「電磁力発生部」に対応する。ソレノイドコイル１１３の通電によって生ずる電磁力は、弁体１２９をバルブシート１３１の座面１３５ａから離間させる。すなわち、上記電磁力は弁体１２９を、ガス噴射孔１３７から離間させる方向に移動させる。
【００１４】
ロアボディ１０５の円形断面の筒孔１０５ｃ内には、ストッパ１２１、カラー１２３、支持プレート１２７、リング１２５およびバルブシート１３１が順次組み付けられている。
【００１５】
ストッパ１２１は、リング状に形成され、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに嵌め込まれ、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃの内径方向に突出された内側フランジ部１０５ａに当接される。カラー１２３は、リング状に形成されており、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに嵌め込まれ、一端がストッパ１２１の外周部の側面と当接され、他端が支持プレート１２７に当接される。リング１２５は、リング状に形成され、ロアボディ１０５内に嵌め込まれ、支持プレート１２７の外周部の上面と当接される。
【００１６】
バルブシート１３１は、円形断面のガイド孔１３３ａを有するシートボディ１３３と、軸中心部にガス噴射孔１３７を有するシート１３５とから構成されている。ガス噴射孔１３７は、本発明における「流体流出孔」に対応する。シート１３５の上流面に上記座面１３５ａが形成される。
【００１７】
シートボディ１３３がロアボディ１０５の筒孔１０５ｃ内に圧入嵌合される際、リング１２５が押圧される。これにより、リング１２５、カラー１２３、支持プレート１２７の外周部およびストッパ１２１が順次押圧され、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃの中心方向に突出する内側フランジ部１０５ａに加圧される。すなわち、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃに配置されるリング１２５、カラー１２３、支持プレート１２７およびストッパ１２１は、ロアボディ１０５の筒孔１０５ｃ内に圧入されたシートボディ１３３によってロアボディ１０５に固定される構成とされる。
【００１８】
弁体１２９は、磁性材からなり、コア１０７とほぼ同様の断面形状をなす円筒形状の主部１２９ａと、その主部１２９ａの下方に弁体１２９の移動方向と直交する方向に突出するフランジ部１２９ｂと、主部１２９ａ先端に突出する凹形状のバルブ部１２９ｃとを有する。ソレノイドコイル１１３の通電によって発生する電磁力によって弁体１２９がガス噴射孔１３７を開く方向へと移動されたとき、ストッパ１２１がフランジ部１２９ｂの背面と当接することで、それ以上の移動を規制する。すなわち、ストッパ１２１は、弁体１２９の全開位置を規定する。
【００１９】
弁体１２９は、コア１０７内に配置されたスプリング１４１によってガス噴射孔１３７を閉じる方向に付勢され、ソレノイドコイル１１３の通電が解除されているときには、バルブ部１２９ｃがシート１３５の座面１３５ａに押し付けられた閉弁状態に置かれる。なおスプリング１４１は、一端が弁体１２９に当接され、他端はコア１０７の仕切り部１０７ｂに当接される。
【００２０】
バルブ部１２９ｃの下面は、シート１３５の座面１３５ａと面接触可能な接触面とされ、この接触面には、弾性を有する環状のシール部材１４０が嵌着されている。
【００２１】
図２は、流体用制御弁１００における弁体１２９付近の拡大断面図である。図示するように、弁体１２９は、中空部２１０を備える。詳しくは、中空部２１０は、円筒形状の主部１２９ａの中空部分２１０ａと、凹部２１０ｂとにより構成される。また、バルブ部１２９ｃには、中空部２１０と連通するとともに径方向に放射状に延びる、例えば６本の貫通孔１２９ｈが周方向に６０度の等間隔で形成されている。
【００２２】
コア１０７の中空部１０７ａには、下流側と上流側とを仕切る仕切り部１０７ｂが設けられており、仕切り部１０７ｂの下流側の面に上流側スプリング座面２２０ａが形成されている。前述したスプリング１４１は、一端部が上流側スプリング座面２２０ａに係合され、他端部が、バルブ部１２９ｃの底部に設けられた下流側スプリング座面２２０ｂに当接されている。
【００２３】
スプリング１４１は、弁体１２９の中空部２１０の内径より小さいスプリング径を有している。このために、スプリングの外径と中空部２１０の側壁面とにより「流体用通路Ｗ」が形成される。なお、スプリング径は、弁体１２９の中空部２１０の内径よりも十分に小さいことが好ましい。ここで、「十分に小さい」とは、スプリング径が、弁体１２９の中空部２１０の内径の１／２以下である場合がこれに該当する。
【００２４】
コア１０７の中空部１０７ａにおける仕切り部１０７ｂよりも下流側の部分にも、弁体１２９側と同様に、スプリング１４１の外径と中空部１０７ａの側壁面とで流体用通路Ｗが形成される。
【００２５】
弁体１２９の中空部２１０に備えられる流体用通路（以下、「下流側流体用通路」と呼ぶ）Ｗと、コア１０７の中空部１０７ａに備えられる流体用通路（以下、「上流側流体用通路」と呼ぶ）Ｖとは、連なっている。上流側流体用通路Ｖは仕切り部１０７ｂに設けられ、スプリング１４１の外径より外側に設けた環状の貫通孔１０７ｃと連通し、下流側流体用通路Ｗはバルブ部１２９ｃに設けられた貫通孔１２９ｈと連通する。この結果、仕切り部１０７ｂに設けられた環状の貫通孔１０７ｃと、コア１０７における上流側流体用通路Ｖと、弁体１２９における下流側流体用通路Ｗと、貫通孔１２９ｈとによって弁体１２９のガス通路が構成される。
【００２６】
水素ガスは、仕切り部１０７ｂに設けられた環状の貫通孔１０７ｃから、上流側流体用通路Ｖを経て下流側流体用通路Ｗへと導かれる。弁体１２９が閉弁状態に置かれているとき、水素ガスは、下流側流体用通路Ｗから６個の貫通孔１２９ｈを通り、弁体１２９の外周領域とロアボディ１０５の内周面との間の空間部１５１に達している。上記の各流体用通路Ｖ、Ｗ、貫通孔１２９ｈおよび空間部１５１によって水素ガスの流路が構成される。図中においては、破線で水素ガスの流れを示している。
【００２７】
図３は、従来の流体用制御弁を示す断面図である。図示するように、従来の流体用制御弁Ｍでは、弁体Ｍ１の中空部Ｍ２に配設されるスプリングＭ３は、中空部Ｍ２の最外径部分に形成されている。このために、弁体Ｍ１の先端にテーパ部Ｍ４を設け、テーパ部Ｍ４に配設した貫通孔Ｍ５から、流体を外に流出させる必要があった。すなわち、スプリングＭ３が邪魔になって、流体を中空部Ｍ２の側壁側から排出させることができないことから、中空部Ｍ２の先端側にテーパ部Ｍ４を設けて、テーパ部Ｍ４に配設した貫通孔Ｍ５から流出させるようにする必要があった。
【００２８】
上記従来の流体用制御弁Ｍでは、弁体Ｍ１の中空部Ｍ２の最外径部分にスプリング座面Ｍ６に形成する必要があることから、その最外径を深く形成すると、スプリングＭ３の座面部が障害となり貫通孔Ｍ５の流量が十分に確保することができないため、弁体の軽量化を十分に図ることができない。
【００２９】
一方、上述した本実施例の流体用制御弁１００によれば、図２に示すように、スプリング１４１は、弁体１２９の中空部２１０の内径より小さいスプリング径を有していることから、スプリング１４１の外径と中空部２１０の側壁面とで流体用通路Ｗを形成することができる。このために、弁体１２９の中空部２１０の側壁面に、流体用通路Ｗと弁体１２９の外側とを連通する貫通孔１２９ｈを設けることができることから、弁体１２９の中空部２１０の最外径部分を下方に十分に深くすることが可能になる。したがって、本実施例の流体用制御弁１００では、弁体１２９を軽量化できるという効果を奏する。弁体１２９の軽量化により、耐久性の向上、ノイズや振動の低減等の副次的な効果も奏する。
【００３０】
さらに、図３に示すように、従来、上流側スプリング座面を形成するためにスプリングピンＭ７が必要であったところを、本実施例の流体用制御弁１００によれば、スプリングピンを廃止し、コア１０７に設けた仕切り部１０７ｂに上流側スプリング座面２２０ｂを設けることにより、構成が簡単になり部品点数の削減を図ることができる。
【００３１】
なお、この発明は上記の実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１００…流体用制御弁
１０１…バルブボディ
１０３…アッパボディ
１０５…ロアボディ
１０５ａ…内側フランジ部
１０５ｃ…筒孔
１０７…コア
１０７ａ…中空部
１０７ｂ…仕切り部
１０７c…貫通孔
１０９…鍔付リング
１１１…ボビン
１１３…ソレノイドコイル
１２１…ストッパ
１２３…カラー
１２５…リング
１２７…支持プレート
１２９…弁体
１２９ａ…主部
１２９ｂ…フランジ部
１２９ｃ…バルブ部
１２９ｄ…中空部
１２９ｈ…貫通孔
１３１…バルブシート
１３３…シートボディ
１３３ａ…ガイド孔
１３５…シート
１３５ａ…座面
１３７…ガス噴射孔
１４０…シール部材
１４１…スプリング
１５１…空間部
２１０…中空部
２１０ａ…中空部分
２１０ｂ…凹部
２２０ａ…上流側スプリング座面
２２０ｂ…下流側スプリング座面
Ｖ…上流側流体用通路
Ｗ…下流側流体用通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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